DE10027556C1 - Leiterplattensteckverbinder - Google Patents

Abstract

Für einen kompakten Leiterplattensteckverbinder zur Montage auf einer Leiterplatte, der gleichzeitig mit weiteren elektrischen Bauteilen in einem Umluft-Heizofen mit der Leiterplatte verlötet werden soll, wobei das Lot in Form einer Lotpaste zum Verlöten der Bauteile verwendet wird, wird zur schnellen Erreichung der erforderlichen Löttemperatur an den Lötenden der Kontaktelemente des Leiterplattensteckverbinders vorgeschlagen, bestimmte Kontaktabschnitte der Kontaktelemente, durch innerhalb des Leiterplattensteckverbinders verlaufende Kanäle, mit einem darin zirkulierenden heißen Gasstrom möglichst schnell aufzuheizen.

Description

Die Erfindung betrifft einen Leiterplattensteckverbinder bestehend aus ei­ nem Isoliergehäuse und darin angeordneten, abgewinkelten Kontaktele­ menten mit einer Steckseite, einem Verbindungsbereich und mit einer Anschlußseite mit Kontaktenden zur Montage auf einer Leiterplatte.

In einen derartigen Leiterplattensteckverbinder, der als Feder- oder Mes­ serleiste ausgebildet sein kann wird ein komplementärer Steckverbinder zur Herstellung einer mehrpoligen Steckverbindung eingesteckt.

Die im Isoliergehäuse im Steckbereich in Reihen und Spalten angeordneten Kontaktelemente weisen Kontakte auf, die bei einer Federleiste als Kon­ taktfedern oder bei einer Messerleiste als Kontaktmesser ausgebildet und zur Bewerkstelligung des Kontaktes mit den entsprechenden Kontaktmes­ sern bzw. Kontaktfedern des komplementären Steckverbinders versehen sind.

Auf einer anderen Seite des Isoliergehäuses sind mit den jeweiligen Kon­ taktelementen verbundene Kontaktenden ausgebildet, die beispielsweise mit Anschlüssen einer Leiterplatte verbunden werden können. Dabei können die Kontaktenden rechtwinklig zur Steckrichtung des Steckverbinders angeord­ net werden.

Aus der DE 199 49 160 A1 ist ein gattungsgemäßer elektrischer Steckverbinder zur Kontaktie­ rung von Leiterbahnen auf einer Leiterplatte bekannt, der ein Gehäuse mit einer Stirnseite und einer gegenüber liegenden Rückseite aufweist. In dem Gehäuse sind Kontaktkammern in Reihen und Spalten angeordnet, in denen abgewinkelte elektrische Kontakte zum Kontaktieren eines komplementären Steckverbinders sowie mit einem Verbindungsabschnitt zumindest be­ reichsweise außerhalb des Gehäuses und mit einem verlötbaren Anschluß­ abschnitt zur Kontaktierung und Verlötung auf einer Leiterbahn vorgesehen sind, wobei die Leiterplatte von zwei Seiten kontaktiert wird.

Aus der DE 195 17 977 C2 ist ein elektronisches Bauteil für die Oberflä­ chenmontage auf einer Leiterplatte bekannt, bei dem in einem isolierendes Trägerelement Leiterelemente aus elektrisch leitendem Material gehalten sind, wobei in dem Trägerelement mindestens ein Fenster vorgesehen ist, durch das den Kontaktbereich aufheizende Energie einstrahlbar ist.

Aus der US 5 115 964 A ist eine Lötverbindung zwischen einem flexiblen Schaltungsträger und einem elektronischen Bauteil bekannt. Um eine Lötung der an der Unterseite des Schaltungsträgers vorgesehenen Leiterbahnen mit den Lötanschlüssen des elektronischen Bauteiles zu gewährleisten, sind in der dielektrischen Trägerschicht des Schaltungsträgers Öffnungen vorgese­ hen, so dass ein zur Lötung verwendetes Heizgas die Leiterbahnen erwärmt und eine elektrische Verbindung mit den darunter angeordneten Lötan­ schlüssen erfolgt.

Weiterhin ist bekannt, die Kontaktelemente bei Leiterplattensteckverbindern bis auf die herausragenden Kontaktenden komplett gekapselt in einem iso­ lierenden Gehäuse anzuordnen. Dies stellt insbesondere bei Steckverbin­ dern, die mittels Handhabungsrobotern auf einer Leiterplatte positioniert werden hohe Anforderungen hinsichtlich der Positionsgenauigkeit der zu fü­ genden Anschlüsse dar.

Dies wird erreicht, indem das Gehäuse eines Steckverbinders exakt gefertigt und montiert ist und die herausragenden Kontaktenden möglichst kurz gehalten werden, um ein Verbiegen derselben zu vermeiden.

Das bedeutet, dass die Kontaktenden möglichst weit von einem isolierenden Gehäuse umgeben sind.

Insofern werden z. B. die um insgesamt 90° gebogenen Kontaktenden der Kontaktelemente zur Leiterplatte hin weitestgehend von entsprechend ge­ formten Gehäuseteilen eines Isoliergehäuses umschlossen. Dies kann z. B. mittels in Segmenten eingefügter oder auch vergossener einzelner Kontakt­ elemente geschehen, die wiederum in einem Trägergehäuse als Leiterplat­ tensteckverbinder zusammengefaßt sind.

Bei einer gleichzeitigen Verlötung von auf einer Leiterplatte angeordneten Bauteilen und Steckverbindern, die in einem Heizofen in dem ein erhitzter Luft- oder Gasstrom als Energieträger eine als Lötmittel verwendete Lot­ paste aufheizt, besteht die Gefahr, dass auf Grund der gekapselten und da­ mit letztlich auch wärmeabschirmenden Bauweise, bei derartigen Leiterplat­ tensteckverbinder, nicht alle Lötenden der Kontaktelemente rechtzeitig, d. h. zeitgleich mit den anderen Bauteilen der Leiterplatte die notwendige Löttem­ peratur zur Erzielung einer optimale Lötstelle erreichen.

Das kann bei einer zu langen Verweildauer im Heizofen zu einer Überhit­ zung und damit zu einer Zerstörung der übrigen Bauteile führen oder bei ei­ ner zu kurzen Verweildauer zu fehlerhaften Lötstellen.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Leiterplattensteck­ verbinder der eingangs genannten Art dahingehend auszubilden, dass alle Lötenden der Kontaktelemente zum Zwecke des Verlötens mit einer Leiter­ platte gleichmäßig und ohne Zeitverlust ausreichend mit Wärmeenergie ver­ sorgt werden.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, dass im Isoliergehäuse ein Kanal vor­ gesehen ist, der sich parallel und senkrecht zur Leiterplattenoberfläche er­ streckt, und wobei der Kanal so angeordnet ist, dass die Verbindungsbereiche der Kontaktelemente in den Kanal hineinragen, oder dass im Isolierge­ häuse ein Kanal vorgesehen ist, der sich parallel und senkrecht zur Leiter­ plattenoberfläche erstreckt, und wobei der Kanal so angeordnet ist, dass die Verbindungsbereiche der Kontaktelemente an den Kanal angrenzen.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Ansprüchen 3-11 angegeben.

Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, daß bei einer größeren Anzahl in Reihen übereinander angeordneter Kontakt­ elemente, durch entsprechend vorgesehene Kanäle innerhalb des Isolier­ körpers eines Leiterplattensteckverbinders, zirkulierendes Heißgas strömt, das eine schnellere Erwärmung der innenliegenden Verbindungsbereiche der Kontaktelemente bewirkt und durch Wärmeübertragung innerhalb der Kontaktelemente, auch eine schnellere Erwärmung der Lötenden erzielt wird.

Weiterhin erreicht man bei Einsatz eines weiteren, unabhängigen Kanals, speziell durch den Steckbereich des Leiterplattensteckverbinders geführt, besonders vorteilhaft eine Erwärmung der zentral, innenliegenden Kontakt­ elemente.

Ein weiterer Vorteil ergibt sich aus entsprechend ausgebildeten Kontakt­ enden der Kontaktelemente, so dass bei sonst baugleichem Gehäuse auch Kontaktelemente mit Kontaktenden zum Einpressen einsetzbar sind. Dies ist insofern vorteilhaft, als dass der gewinkelte Leiterplattensteckver­ binder, der für eine SMC-Lötung vorgesehen ist, auch mit einem einfachen, flach ausgebildeten Werkzeug in Bohrungen einer Leiterplatte eingepreßbar ist.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine Schnittdarstellung durch einen Leiterplattensteckverbinder mit zwei Kanälen,

Fig. 2 eine isometrische Darstellung eines komplett montierten Leiterplat­ tensteckverbinders,

Fig. 3a eine isometrische Darstellung eines Trägerkörpers mit dem Steck­ gesicht des Leiterplattensteckverbinders,

Fig. 3b eine isometrische Darstellung des Trägerkörpers um 180° gedreht,

Fig. 4a eine isometrische Darstellung eines Segmentes,

Fig. 4b eine isometrische Darstellung eines Segmentes mit einer Ausneh­ mung zur Kanalbildung,

Fig. 5a eine isometrische Darstellung der Segmenthalterung, und

Fig. 5b eine Seitenansicht einer Zwischenwand der Segmenthalterung.

In der Fig. 1 ist in einem Querschnitt ein auf einer Leiterplatte angeordneter Leiterplattensteckverbinder gezeigt, dessen als Lötenden ausgebildete Kontaktenden 43 der Kontaktelemente 40 in Bohrungen auf der Leiterplatte 9 eintauchen.

Dabei ist der vordere Teil des gewinkelt ausgeführten Leiterplattensteckver­ binders 1 mit dem Steckgesicht 11 vor der Leiterplatte angeordnet, wobei mindestens das untere Kontaktelement 45 mit seiner als Buchse ausgebil­ deten Federkontakt 41 unterhalb der Leiterplatte 9 angeordnet ist.

Im Leiterplattensteckverbinder sind in diesem Beispiel zwei voneinander un­ abhängige Kanäle 5, 6 vorgesehen, die so angeordnet sind, dass durch die Kanäle zirkulierende Warmluft unmittelbar an den freiliegenden Verbin­ dungsbereichen 44 der Kontaktelemente 40 vorbeistreichen kann.

Die in den Figuren dargestellten Flächenpfeile 5, 6, 7, 8 symbolisieren kor­ rekterweise die durch die Kanäle streichende Gasströmung, bezeichnen hier zum einfacheren Verständnis aber gleichzeitig den jeweiligen Kanal, bzw. die Teilkanäle.

Im vorderen Steckbereich des Leiterplattensteckverbinders ist, senkrecht zur Steckrichtung, der Kanal 5 angeordnet, der als rechteckiger Hohlraum aus­ gebildet ist und oberhalb und unterhalb des Trägerkörpers 10 durch ent­ sprechende Öffnungen 13, 16 in der Außenwandung frei zugänglich ist. Dabei ist die Lage des Kanals 5 so gewählt, dass die Wurzel 42 der Kon­ taktfeder 41 im heißen Gasstrom liegt, wobei neben den anderen Kontakt­ elementen speziell das unterste Kontaktelement 45 aufgewärmt wird.

Ein zweiter Kanal 6 wird durch eine Kombination des waagrecht verlaufen­ den Teilkanals 8, an den sich der senkrecht verlaufende Teilkanal 7 an­ schließt, gebildet.

Dabei wird der Teilkanal 8 durch die Begrenzung der Leiterplatte mit einer gegenüber der Leiterplatte 9 beabstandeten und leicht geneigt verlaufenden Begrenzung 23 der kammähnlich ausgeführten Zwischenwände 21 der Segmenthalterung 20 gebildet. (Siehe auch Fig. 5b)

Der sich senkrecht daran anschließende Kanal 7 wird durch eine Ausneh­ mung 31 im Segment 30 und die sich schlüssig an das Segment angren­ zende Zwischenwand 21 der Segmenthalterung 20 gebildet.

Die Fig. 2 zeigt eine isometrische Darstellung eines kompletten Leiterplat­ tensteckverbinders mit dem Kanal 5 und dem aus der Kombination der Teil­ kanäle 7, 8 gebildeten Kanal 6.

Zur vereinfachten Darstellung ist der symbolisch als Flächenpfeil darge­ stellte und durch die entsprechenden Kanäle hindurchstreifende Gasstrom mit den Bezeichnungen der Kanäle versehen.

Der Leiterplattensteckverbinder wird aus den Teilen des Trägerkörpers 10, der Segmenthalterung 20 und den eingefügten Segmenten 30 gebildet, wo­ bei die Montage des Leiterplattensteckverbinders mit dem Einlegen der Kontaktelemente 40 in die Ausnehmungen 32 der Segmente 30 beginnt. Darauf folgt das Einsetzen der Segmente 30 zwischen die Führungsschie­ nen 17 innerhalb der Aufnahmeöffnung im Trägerkörper 10 sowie dem ab­ schließenden Einschieben der Segmenthalterung 20, in die noch offenen Zwischenräume zwischen den Segmenten 30.

In der Fig. 3a ist zunächst der Trägerkörper 10 des Leiterplattensteckver­ binders mit dem Steckgesicht 11 und der symmetrischen Anordnung der in Reihen und Spalten gegliederten Einführtricher für die Stiftkontakte eines Gegensteckers dargestellt.

Weiterhin sind in der Abdeckung 12 die Öffnungen 13, 14 als Auslass für die Kanäle 5, 6 zu erkennen, sowie die Verrastungsöffnungen 15 in die die Ver­ rastungsriegel 24 der Segmenthalterung 30 eingreifen, wenn die Segment­ halterung 20 formschlüssig auf den Trägerkörper 10 aufgeschoben ist.

In der Fig. 3b ist der Trägerkörper von seiner Innenseite dargestellt, so dass die in Fig. 2 bereits erwähnten Führungsschienen 17 als trennende Führun­ gen zu erkennen sind, zwischen denen die einzelnen Segmente eingefügt werden. Weiterhin sind noch die Öffnungen 16 der Kanäle 5 an der Boden­ seite im vorderen Steckbereich zu erkennen.

Die Fig. 4a zeigt in einer isometrischen Darstellung ein Segment 30 des Lei­ terplattensteckverbinders mit den eingeformten Ausnehmungen 32 in unter­ schiedlichen Ausführungen, abhängig von den Abmaßen des darin einzule­ genden Kontaktelementes 40. In die Ausnehmung 33 schiebt sich bei der Montage des Leiterplattensteckverbinders die Rastnase 22 der Segment­ halterung 20 ein und fixiert damit die Segmente 30 im Trägerkörper 10.

In der Fig. 4b ist die Rückseite des Segmentes 30 aus Fig. 4a ebenfalls in isometrische Darstellung wiedergegeben und zeigt die eingeformte Aus­ nehmung 31, die beim Zusammenbau des Steckverbinders mit einer angrenzenden Zwischenwand 21 der Segmenthalterung 20 den Teilkanal 7 bildet.

Bei der Montage des Leiterplattensteckverbinders werden zunächst die ein­ zelnen Segmente 30 mit bereits eingelegten Kontaktelementen 40 zwischen dazu vorgesehene Führungsschienen 17 an der Innenseite der Abdeckung 12 des Trägerkörpers 10 eingeschoben, so dass zunächst eine einseitige Halterung der Segmente 30 gegeben ist.

Mittels der Rastnasen 22 an der Rückwand der Segmenthalterung 20, die in die Ausnehmungen 33 der Segmente 30 eingreifen, wird eine endgültige Halterung der Segmente im Steckverbinder erreicht.

Fig. 5a zeigt in einer isometrische Darstellung die Segmenthalterung 20 für die einzelnen Segmente 30.

Die Segmenthalterung 20 ist als kammähnliches Gebilde mit mehreren Zwi­ schenwänden 21 die an einer Rückwand angeformt sind ausgebildet. Zwischen den beidseitig glatten Zwischenwänden 21 werden die Segmente 30 bei der kompletten Montage des Steckverbinders formschlüssig im Trä­ gerkörper 10 fixiert.

Die an einigen Zwischenwänden vorgesehenen federnden Rastzungen 24 verrasten bei der Montage in den Verrastungsöffnungen 15 in der Abdec­ kung 12 des Trägerkörpers 10 und verhindern zusammen mit den Rastna­ sen 22 der Segmenthalterung, die in die Ausnehmungen 33 der Segmente eingefügt werden, ein Auseinanderfallen des Steckverbinders.

In der Fig. 5b ist in einer Seitenansicht eine Zwischenwand 21 der Seg­ menthalterung 20 gezeigt. In diesem Beispiel ist eine schräg verlaufende Unterkante 23 zu erkennen. Diese Unterkante 23 bildet nach der Montage des Steckverbinders auf der Leiterplatte 5 und zusammen mit der Leiter­ platte den horizontal verlaufenden Teilkanal 8.

In einer Variante kann ein derartig ausgeführter Steckverbinder auch in einer geraden Ausführung mit Kanälen versehen sein, durch die ein heißes Gas strömt.

Claims (11)

1. Leiterplattensteckverbinder bestehend aus einem Isoliergehäuse (1) und darin angeordneten, abgewinkelten Kontaktelementen (40), mit einer Steckseite (41), einem Verbindungsbereich (44) und mit einer Anschlußseite mit Kontaktenden (43) zur Montage auf einer Leiter­ platte (9), dadurch gekennzeichnet,
dass im Isoliergehäuse (1) ein Kanal (6) vorgesehen ist, der sich par­ allel und senkrecht zur Leiterplattenoberfläche erstreckt, und wobei der Kanal (6) so angeordnet ist,
dass die Verbindungsbereiche (44) der Kontaktelemente (40) in den Kanal (6) hineinragen.

2. Leiterplattensteckverbinder bestehend aus einem Isoliergehäuse (1) und darin angeordneten, abgewinkelten Kontaktelementen (40), mit einer Steckseite (41), einem Verbindungsbereich (44) und mit einer Anschlußseite mit Kontaktenden (43) zur Montage auf einer Leiter­ platte (9), dadurch gekennzeichnet,
dass im Isoliergehäuse (1) ein Kanal (6) vorgesehen ist, der sich par­ allel und senkrecht zur Leiterplattenoberfläche erstreckt, und wobei der Kanal (6) so angeordnet ist,
dass die Verbindungsbereiche (44) der Kontaktelemente (40) an den Kanal (6) angrenzen.

3. Leiterplattensteckverbinder nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ge­ kennzeichnet, dass ein weiterer, senkrecht zur Steckrichtung des Leiterplattensteck­ verbinders verlaufender Kanal (5) im steckseitigen Bereich der Kon­ taktelemente (40) im Isoliergehäuse (1) vorgesehen ist.

4. Leiterplattensteckverbinder nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Isoliergehäuse (1) des Leiterplattensteckverbinders aus ei­ nem Trägerkörper (10), einer Segmenthalterung (20) und darin ge­ haltenen, einzelnen Segmenten (30) in denen die Kontaktelemente (40) geführt sind, zusammengefügt ist.

5. Leiterplattensteckverbinder nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Kanal (6) aus sich parallel und senkrecht zur Leiterplat­ tenoberfläche erstreckenden Teilkanälen (7, 8) gebildet ist.

6. Leiterplattensteckverbinder nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Teilkanal (7) durch eine zur Steckrichtung des Leiterplatten­ steckverbinders senkrechte Ausnehmung (31) in den Segmenten (30) gebildet ist.

7. Leiterplattensteckverbinder nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Teilkanal (8) durch einen Abstand der Zwischenwände (21) der Segmenthalterung (20) von der Oberfläche der Leiterplatte (9) gebildet ist.

8. Leiterplattensteckverbinder nach Anspruch 7, dadurch gekennzeich­ net, dass der Abstand der Zwischenwände (21) der Segmenthalterung (20) zur Oberfläche der Leiterplatte (9), bezogen auf die Länge der Zwischenwand, unterschiedliche Werte aufweist.

9. Leiterplattensteckverbinder nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
dass der Kanal (5) sich zwischen Öffnungen (13, 16) im Trägerkörper (10) erstreckt, und
dass der Teilkanal (7) in der Öffnung (14) in der Abdeckung (12) des Trägerkörpers (10) mündet.

10. Leiterplattensteckverbinder nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontaktenden (43) der Kontaktelemente (40) als Lötenden ausgebildet sind.

11. Leiterplattensteckverbinder nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontaktenden (43) der Kontaktelemente (40) als Einpreßen­ den ausgebildet sind.